固相反応を促進させる水蒸気触媒作用の解明

阐明促进固相反应的蒸汽催化

• 批准号: 11J10693
• 负责人: 小澤 隆弘
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: University of Tsukuba (2012)Kochi University (2011)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10693/
• 关键词: 固相反応; 水蒸気; 機能性複酸化物; 焼結; 結晶化; 促進固相反応

セラミックス粉末の合成法としては、一般的に高温・長時間の焼成を必要とする固相反応法が広く用いられ、多くは大気圧下の空気中でおこなわれている。しかしながら、反応場に水蒸気を導入することによって固相反応が促進され、目的物が低温・短時間で得られることをこれまでに明らかにしており、本研究ではその水蒸気作用の解明を目的とする。昨年度はチタン酸バリウム(BaTiO_3)の固相合成および酸化物の焼結におよぼす水蒸気作用を明らかにし、多くの複酸化物合成に水蒸気固相反応法が適用可能であることを示した。本年度はこれまでに得られた知見を活かし、水蒸気固相反応場の適用範囲を拡充させることを目指した。まず、CaCO_3と非晶質SiO_2との固相反応によるケイ酸カルシウム(CaSiO_3)の生成が、反応場に導入する水蒸気量の増加とともに促進されることを明らかにした。水蒸気中ではCaCO_3の熱分解が促進され、CaSiO_3の中間相として生成するCa_2SiO_4の生成が加速された。Ca_2SiO_4からCaSiO_3への結晶化にはSi-0-Si結合の縮合が生じるが、水蒸気はこの縮合反応に対して影響をおよぼすことが示唆された。次いで、ジルコン酸バリウム(BaZrO_3)の固相合成における水蒸気作用を検討した。原料として使用した非晶質ZrO_2の単斜晶ZrO_2への結晶化が水蒸気によって促進された。さらに、単斜晶ZrO_2ナノ粒子(約70nm)と比較的粗粒なBaCO_3(約1μm)粉末との固相反応を高温XRDおよび熱分析によって解析し、BaZrO_3が700℃と950℃の2段階(大部分が950℃)で生成することを確認した。一方、水蒸気中での焼成ではBaZrO_3の生成が大きく促進され、900℃、2時間での生成率は90%以上であった。また、得られたBaZrO_3粉末は原料ZrO_2粉末の粒子径と同程度であったことから、粗粒な炭酸塩粉末と微細な酸化物粉末との固相反応による機能性複酸化物ナノ粒子の合成が水蒸気雰囲気下では低温・短時間で達成できることが示された。

セ ラ ミ ッ ク ス の powder synthesis と し て は, general に high temperature long time の 焼 into を necessary と す る solid instead 応 が hiroo く with い ら れ, multiple く は big 気 圧 の under in the empty 気 で お こ な わ れ て い る. し か し な が ら, anti 応 に water steam 気 を import す る こ と に よ っ て solid instead 応 が promote さ れ, purpose が low temperature, short time で ら れ る こ と を こ れ ま で に Ming ら か に し て お り, this study で は そ の water evaporate 気 の interpret を purpose と す る. Yesterday's annual は チ タ ン acid バ リ ウ ム (BaTiO_3) の solid-phase synthesis お よ び acidification content の 焼 knot に お よ ぼ す water evaporate 気 を Ming ら か に し, multiple く の synthesized after acidification に water steam 気 solid instead が 応 law may で あ る こ と を shown し た. This year, the られた <s:1> れまでに れまでに obtained られた knowledge を of を active <s:1>, water evaporation solid phase 応 field <s:1> application scope 囲を拡 filled させる させる とを とを aimed at た. ま ず, CaCO_3 と amorphous SiO_2 と の solid instead 応 に よ る ケ イ acid カ ル シ ウ ム (CaSiO_3) の generated が, anti 応 に import す る water steam 気 in の raised add と と も に promote さ れ る こ と を Ming ら か に し た. Thermal decomposition of water steam 気 で は CaCO_3 の が promote さ れ, CaSiO_3 の mesophase と し て generated す る Ca_2SiO_4 の generated が accelerated さ れ た. Ca_2SiO_4 か ら CaSiO_3 へ の crystallization に は Si - 0 - Si combining の condensation が raw じ る が, water steaming 気 は こ の condensation anti 応 に し seaborne て influence を お よ ぼ す こ と が in stopping さ れ た. The を検 で, ジ コ コ コ, <s:1> acid バリウム(BaZrO_3) <s:1> solid-phase synthesis における water vapor action を検 to discuss the を検. The raw materials と て て are used with <s:1> た amorphous ZrO_2 単 and orclinical ZrO_2へ. They are crystallized by が water vapor によって and promoted by された. さ ら に, 単 crystal ZrO_2 ナ ノ particles (70 nm) と comparison of coarse な BaCO_3 (about 1 microns) powder と の solid instead 応 を high-temperature XRD お よ び thermal analysis に よ っ て analytical し, BaZrO_3 が 700 ℃ 950 ℃ と の 2 period of order (950 ℃) most が で generated す る こ と を confirm し た. In the side, water steaming 気 で の 焼 into で は BaZrO_3 の generated が big き く promote さ れ, 900 ℃ and 2 time で の producing rate more than 90% は で あ っ た. ま た, ら れ た BaZrO_3 と ZrO_2 の powder particle size of powder は raw materials with the degree of で あ っ た こ と か ら, coarse な carbon acid salt superfine powder と な acidification content powder と の solid instead 応 に よ る functional after acidification content ナ ノ particle の synthetic が water steam 気 雰 囲 気 under で は で reach a low temperature, short time で き る こ と が shown さ れ た.

项目成果

固相反応によるチタン酸バリウムの生成を促進させる水蒸気作用の解明

阐明通过固态反应促进钛酸钡生产的水蒸气作用

• 发表时间: 2012
• 作者: 小澤隆弘;恩田歩武;柳澤和道
• 通讯作者: 柳澤和道

A Novel Approach to Low Temperature Solid-Sate Synthesis of Ceramic Powders

低温固相合成陶瓷粉末的新方法

• 发表时间: 2011
• 作者: Takahiro Kozawa;Ayumu Onda;Kazumichi Yanagisawa
• 通讯作者: Kazumichi Yanagisawa

Preparation of &beta;-CaSiO₃ powder by water vapor-assisted solid-state reaction

的准备

• DOI: 10.2109/jcersj2.121.103
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of the Ceramic Society of Japan
• 影响因子: 1.1
• 作者: T. Kozawa;K. Yanagisawa;A.Yoshida;A. Onda;Y. Suzuki
• 通讯作者: Y. Suzuki

Preparation of Porous BaZrCh Ceramics by Reactive Sintering

反应烧结法制备BaZrCh多孔陶瓷

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Kozawa;K. Yanagisawa;A.Yoshida;A. Onda;Y. Suzuki;平林ルミ・河野俊寛・中邑賢龍;Takahiro Kozawa
• 通讯作者: Takahiro Kozawa

Low Temperature Solid-State Synthesis of Ceramic Powders Accelerated by Water Vapor

水蒸气加速陶瓷粉末的低温固相合成

• 发表时间: 2011
• 作者: Takahiro Kozawa;Ayumu Onda;Kazumichi Yanagisawa
• 通讯作者: Kazumichi Yanagisawa